JP2023080497A - 回転電機のロータ、及び回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】接着剤を用いなくても、ロータコアに対する周方向への永久磁石のずれと、永久磁石の飛散とを抑制できる回転電機のロータ、及び回転電機を提供する。【解決手段】ロータ１３は、筒状のロータコア３１と、ロータコア３１の外周面３１ａに設けられるとともにロータコア３１の周方向に複数配置された永久磁石３２とを備える。ロータコア３１は、外周面３１ａから突出する凸部３３を有する。永久磁石３２は、内側面３２ｃよりも凹んだ凹部３５と、第１端面３２ａよりも凹んだ第１溝３４ａと、第２端面３２ｂよりも凹んだ第２溝３４ｂとを有する。凸部３３と凹部３５とは凹凸係合している。ロータコア３１の周方向に隣り合う永久磁石３２の第１溝３４ａと第２溝３４ｂとは向かい合っている。ロータコア３１の周方向に隣り合う永久磁石３２の第１端面３２ａと第２端面３２ｂとの間と、第１溝３４ａ内及び第２溝３４ｂ内には、弾性部材３６が配置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、回転電機のロータ、及び回転電機に関する。

回転電機は、筒状のステータと、ステータの内側に配置されたロータとを備えている。特許文献１には、筒状のロータコアと、ロータコアの外周面に設けられた永久磁石とを有するＳＰＭ型のロータが開示されている。永久磁石は、ロータコアの周方向に複数配置されている。各永久磁石は、接着剤によってロータコアの外周面に接着されることにより、ロータコアに固定されている。したがって、ロータコアに対するロータコアの周方向への永久磁石のずれが抑制されている。また、ロータの回転時に永久磁石が遠心力を受けても、ロータコアの径方向外側に永久磁石が飛散することが抑制されている。

特開２００３－２２４９４４号公報

接着剤を用いなくても、ロータコアに対する周方向への永久磁石のずれと、永久磁石の飛散とを抑制することが望まれている。

上記問題点を解決するための回転電機のロータは、筒状のロータコアと、前記ロータコアの外周面に設けられるとともに前記ロータコアの周方向に複数配置された永久磁石とを備え、前記ロータコアは、前記ロータコアの外周面に設けられた第１係合部を有し、前記永久磁石はそれぞれ、前記ロータコアの外周面と対向する内側面に設けられた第２係合部と、前記ロータコアの周方向における前記永久磁石の一端面よりも凹んだ第１溝と、前記ロータコアの周方向における前記永久磁石の他端面よりも凹んだ第２溝と、を有し、前記第１係合部と前記第２係合部とは、凹凸係合しており、前記ロータコアの周方向に隣り合う前記永久磁石の前記第１溝と前記第２溝とは向かい合っており、前記ロータコアの周方向に隣り合う前記永久磁石の前記一端面と前記他端面との間、及び前記ロータコアの周方向に向かい合う前記第１溝内及び前記第２溝内には、弾性部材が配置されていることを要旨とする。

第１係合部と第２係合部とは、凹凸係合されている。このため、凸状の一方の係合部が凹状の他方の係合部を区画する内面と接触することで、永久磁石がロータコアに対してロータコアの周方向に移動することが抑制される。また、弾性部材は、第１溝内及び第２溝内に配置されている。このため、ロータの回転時に永久磁石が遠心力を受けても、弾性部材が第１溝及び第２溝を区画する内面に接触することで、永久磁石が飛散することが抑制される。よって、接着剤を用いなくても、ロータコアに対する周方向への永久磁石のずれと、永久磁石の飛散とを抑制できる。

上記回転電機のロータにおいて、前記第１係合部は、前記ロータコアの外周面から突出する凸部であり、前記第２係合部は、前記永久磁石の内側面よりも凹んだ凹部であってもよい。

第１係合部と第２係合部との凹凸係合として、例えば、第１係合部がロータコアの外周面よりも凹んだ凹部であるとともに第２係合部が永久磁石の内側面から突出する凸部である場合が考えられる。この場合、ロータコアにおける永久磁石の磁束が通る通路である磁路が狭くなることで、トルクが低下するおそれがある。これに対し、第１係合部が凸部であるとともに第２係合部が凹部である場合、磁路が狭くならないため、トルクの低下を回避できる。

上記回転電機のロータにおいて、前記第２係合部は、前記ロータコアの周方向における前記永久磁石の端に設けられていてもよい。
例えば、ロータコアの周方向における永久磁石の中央部に第２係合部としての凹部が設けられている場合と比較して、永久磁石から磁束が出やすい。また、ロータコアの周方向における永久磁石の中央部に第２係合部としての凹部を設ける場合と比較して、永久磁石に対する第２係合部の形成が容易である。

上記回転電機のロータにおいて、前記凸部は、前記ロータコアの軸方向から見たとき、三角形状であってもよい。
この構成は、ロータコアに対する凸部の形成を容易にする。

上記回転電機のロータにおいて、前記ロータコアの線膨張率は、前記永久磁石の線膨張率よりも高く、前記ロータコアの周方向に隣り合う前記永久磁石の前記一端面と前記他端面との距離は、前記ロータコアの径方向外側に向かうほど長くなっていてもよい。

ロータコアの線膨張率は永久磁石の線膨張率よりも高いため、ロータコアは膨張すると永久磁石を押圧する。すると、ロータコアの周方向に隣り合う永久磁石は、永久磁石の内周側の部分がロータコアの周方向に互いに離れるように、第１溝内及び第２溝内に配置された弾性部材を軸に回動する。永久磁石の外周側の部分は、ロータコアの周方向において互いに近づく。すなわち、ロータコアの周方向に隣り合う永久磁石の一端面と他端面との距離は、永久磁石の内周側では長くなり、永久磁石の外周側では短くなる。予め、ロータコアの周方向に隣り合う永久磁石の一端面と他端面との距離をロータコアの径方向外側に向かうほど大きくすることで、ロータコアが膨張した際に、ロータコアの径方向において、ロータコアの周方向に隣り合う永久磁石の一端面と他端面との距離の差を低減できる。

上記回転電機のロータにおいて、前記第１溝及び前記第２溝は、前記ロータコアの軸方向から見たとき、半円形状であってもよい。
この構成は、磁石に対する第１溝及び第２溝の形成を容易にする。

上記回転電機のロータにおいて、前記弾性部材は、フィラーが分散された樹脂であってもよい。
この構成は、弾性部材が板ばねである場合と比較して、弾性部材が永久磁石に加える応力を低減できる。また、フィラーの種類に応じて弾性部材に種々の機能を付与することができる。

上記回転電機のロータにおいて、前記第１溝及び前記第２溝は、前記ロータコアの径方向における前記永久磁石の中央よりも内側部分に位置していてもよい。
永久磁石が膨張した際、永久磁石において膨張量の大きい外側部分に第１溝及び第２溝を配置した場合、ロータコアの径方向における第１溝及び第２溝の幅も膨張に伴って大きくなる。このため、永久磁石の内側部分に第１溝及び第２溝を配置する方が、より幅の小さい第１溝及び第２溝によって、永久磁石の飛散を抑制できる。

上記問題点を解決するための回転電機は、ステータと、前記ステータの内側に設けられた請求項１～８の何れか一項に記載の回転電機のロータとを備えることを要旨とする。
第１係合部と第２係合部とは、凹凸係合されている。このため、凸状の一方の係合部が凹状の他方の係合部を区画する内面と接触することで、永久磁石がロータコアに対してロータコアの周方向に移動することが抑制される。また、弾性部材は、第１溝内及び第２溝内に配置されている。このため、ロータの回転時に永久磁石が遠心力を受けても、弾性部材が第１溝及び第２溝を区画する内面に接触することで、永久磁石が飛散することが抑制される。よって、接着剤を用いなくても、ロータコアに対する周方向への永久磁石のずれと、永久磁石の飛散とを抑制できる。

本発明によれば、接着剤を用いることなく、ロータコアに対する周方向への永久磁石のずれと、永久磁石の飛散とを抑制できる。

回転電機の側断面図である。 ロータの断面図である。 ロータの拡大断面図である。 ロータの別例を示す拡大断面図である。

以下、回転電機を具体化した一実施形態を図１～図３にしたがって説明する。
図１に示すように、回転電機１０は、ハウジング１１と、回転軸１２と、ロータ１３と、ステータ１４とを備えている。

＜＜ハウジング＞＞
ハウジング１１は、回転軸１２と、ロータ１３と、ステータ１４とを収容している。ハウジング１１は、第１ハウジング構成体２１と、第２ハウジング構成体２２とを有している。

第１ハウジング構成体２１は、有底円筒状である。第１ハウジング構成体２１は、円板状の底壁２３と、底壁２３の周縁部から底壁２３の板厚方向に延びる円筒状の周壁２４とを有している。第１ハウジング構成体２１は、第１ボス２５を有している。第１ボス２５は、底壁２３の内面から突出した部分である。第１ボス２５は、第１軸受収容部２５ａを有している。第１軸受収容部２５ａは、第１ボス２５の先端面よりも凹んだ部分である。第１軸受収容部２５ａは、第１軸受１５を収容している。

第２ハウジング構成体２２は、円板状である。第２ハウジング構成体２２は、第１ハウジング構成体２１の開口を閉塞している。第２ハウジング構成体２２は、第２ボス２６を有している。第２ボス２６は、第２ハウジング構成体２２の内面から突出した部分である。第２ボス２６は、第２軸受収容部２６ａを有している。第２軸受収容部２６ａは、第２ボス２６の先端面よりも凹んだ部分である。第２軸受収容部２６ａは、第２軸受１６を収容している。

＜＜回転軸＞＞
回転軸１２の軸方向は、周壁２４の軸方向と一致している。回転軸１２は、第１端部及び第２端部を有している。第１端部は、回転軸１２の軸方向の一端部であるとともに、第２端部は、回転軸１２の軸方向の他端部である。回転軸１２の第１端部は、第１軸受収容部２５ａに挿入されている。回転軸１２の第１端部は、第１軸受１５を介して第１ボス２５に回転可能に支持されている。回転軸１２の第２端部は、第２軸受収容部２６ａに挿入されている。回転軸１２の第２端部は、第２軸受１６を介して第２ボス２６に回転可能に支持されている。

＜＜ロータ＞＞
図２に示すように、ロータ１３は、円筒状のロータコア３１と、複数の永久磁石３２と、弾性部材３６とを有している。本実施形態のロータ１３は、複数の永久磁石３２として１４個の永久磁石３２を有している。ロータコア３１の線膨張率は、永久磁石３２の線膨張率よりも高い。ロータ１３は、ロータコア３１の外周面３１ａに永久磁石３２が配置されたＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）型のロータである。ロータ１３は、後述するコイル４２に電流が流れることにより回転する。

＜ロータコア＞
図３に示すように、ロータコア３１は、第１係合部としての複数の凸部３３を有している。本実施形態のロータコア３１は、１４個の凸部３３を有している。各凸部３３は、ロータコア３１の外周面３１ａから突出している。複数の凸部３３は、ロータコア３１の周方向において等ピッチで配置されている。各凸部３３は、ロータコア３１の軸方向全体に亘って設けられている。ロータコア３１の軸方向からロータコア３１を見たとき、各凸部３３は三角形状である。すなわち、各凸部３３は、三角柱状である。

図１に示すように、回転軸１２は、ロータコア３１の内側に挿通されている。本実施形態では、回転軸１２は、ロータコア３１の内側に圧入されることによってロータ１３に固定されている。回転軸１２は、ロータ１３と一体回転する。ロータコア３１の軸方向は、回転軸１２の軸方向と一致している。

＜永久磁石＞
図２に示すように、各永久磁石３２は、ロータコア３１の外周面３１ａに配置されている。複数の永久磁石３２は、ロータコア３１の周方向に並んでいる。各永久磁石３２は、ロータコア３１の径方向に着磁されている。ロータコア３１の径方向外側に向かって磁化された永久磁石３２を第１永久磁石３２１とする。ロータコア３１の径方向内側に向かって磁化された永久磁石３２を第２永久磁石３２２とする。第１永久磁石３２１と第２永久磁石３２２とは、ロータコア３１の周方向において交互に配置されている。

図３に示すように、各永久磁石３２は、第１端面３２ａ及び第２端面３２ｂを有している。第１端面３２ａは、ロータコア３１の周方向における永久磁石３２の一端面であるとともに、第２端面３２ｂは、ロータコア３１の周方向における永久磁石３２の他端面である。第１端面３２ａ及び第２端面３２ｂはそれぞれ、平坦面である。

各永久磁石３２は、内側面３２ｃ及び外側面３２ｄを有している。内側面３２ｃは、ロータコア３１の径方向における永久磁石３２の両端面のうち、内側に位置する端面である。外側面３２ｄは、ロータコア３１の径方向における永久磁石３２の両端面のうち、外側に位置する端面である。内側面３２ｃは、ロータコア３１の径方向において外側面３２ｄよりも内側に位置している。

各永久磁石３２は、ロータコア３１の外周面３１ａに沿うように湾曲している。内側面３２ｃ及び外側面３２ｄはそれぞれ、湾曲面である。内側面３２ｃは、永久磁石３２の内周面ともいえる。外側面３２ｄは、永久磁石３２の外周面ともいえる。内側面３２ｃは、ロータコア３１の外周面３１ａと対向している。

各永久磁石３２は、第１溝３４ａ及び第２溝３４ｂを有している。第１溝３４ａは、第１端面３２ａよりも凹んだ部分である。第２溝３４ｂは、第２端面３２ｂよりも凹んだ部分である。第１溝３４ａ及び第２溝３４ｂはそれぞれ、ロータコア３１の径方向において永久磁石３２の中央に位置している。第１溝３４ａ及び第２溝３４ｂはそれぞれ、ロータコア３１の軸方向における永久磁石３２全体に亘って設けられている。ロータコア３１の軸方向から各永久磁石３２を見たとき、第１溝３４ａ及び第２溝３４ｂはそれぞれ、半円形状である。よって、第１溝３４ａ及び第２溝３４ｂは、半円柱状の空間である。

各永久磁石３２は、第１傾斜面３５ａ及び第２傾斜面３５ｂを有している。第１傾斜面３５ａは、永久磁石３２の第１端面３２ａと内側面３２ｃとを接続する面である。第２傾斜面３５ｂは、永久磁石３２の第２端面３２ｂとう内側面３２ｃとを接続する面である。第１傾斜面３５ａは、ロータコア３１の周方向における永久磁石３２の一端に位置しているとともに、第２傾斜面３５ｂは、ロータコア３１の周方向における永久磁石３２の他端に位置している。第１傾斜面３５ａ及び第２傾斜面３５ｂはそれぞれ、ロータコア３１の径方向及び周方向に対して傾斜する面である。

第１永久磁石３２１の第１端面３２ａは、ロータコア３１の周方向において第１永久磁石３２１の両側に位置する第２永久磁石３２２のうち、一方の第２永久磁石３２２の第２端面３２ｂと向かい合っている。第１永久磁石３２１の第２端面３２ｂは、ロータコア３１の周方向において第１永久磁石３２１の両側に位置する第２永久磁石３２２のうち、他方の第２永久磁石３２２の第１端面３２ａと向かい合っている。つまり、ロータコア３１の周方向に隣り合う２つの永久磁石３２において、一方の永久磁石３２の第１端面３２ａは、他方の永久磁石３２の第２端面３２ｂと向かい合っている。ロータコア３１の周方向に隣り合う永久磁石３２の第１端面３２ａと第２端面３２ｂとの距離は、ロータコア３１の径方向外側に向かうほど長くなっている。

第１永久磁石３２１の第１溝３４ａは、ロータコア３１の周方向において第１永久磁石３２１の両側に位置する第２永久磁石３２２のうち、一方の第２永久磁石３２２の第２溝３４ｂと向かい合っている。第１永久磁石３２１の第２溝３４ｂは、ロータコア３１の周方向において第１永久磁石３２１の両側に位置する第２永久磁石３２２のうち、他方の第２永久磁石３２２の第１溝３４ａと向かい合っている。つまり、ロータコア３１の周方向に隣り合う２つの永久磁石３２において、一方の永久磁石３２の第１溝３４ａは、他方の永久磁石３２の第２溝３４ｂと向かい合っている。

第１永久磁石３２１の第１傾斜面３５ａは、ロータコア３１の周方向において第１永久磁石３２１の両側に位置する第２永久磁石３２２のうち、一方の第２永久磁石３２２の第２傾斜面３５ｂと隣り合っている。第１永久磁石３２１の第２傾斜面３５ｂは、ロータコア３１の周方向において第１永久磁石３２１の両側に位置する第２永久磁石３２２のうち、他方の第２永久磁石３２２の第１傾斜面３５ａと隣り合っている。つまり、ロータコア３１の周方向に隣り合う２つの永久磁石３２において、一方の永久磁石３２の第１傾斜面３５ａは、他方の永久磁石３２の第２傾斜面３５ｂと隣り合っている。

ロータコア３１の周方向に隣り合う第１傾斜面３５ａと第２傾斜面３５ｂとによって、凹部３５が区画されている。凹部３５は、永久磁石３２の内側面３２ｃよりも凹んでいる。凹部３５は、ロータコア３１の周方向に隣り合う２つの永久磁石３２の境界に位置している。凹部３５は、ロータコア３１の軸方向から見たとき、三角形状である。凹部３５は、三角柱状の空間である。

ロータコア３１と永久磁石３２とは、凹凸係合されている。本実施形態では、ロータコア３１の凸部３３が凹部３５に挿入されることにより、ロータコア３１と永久磁石３２とは凹凸係合されている。

＜弾性部材＞
弾性部材３６は、ロータコア３１の周方向に隣り合う永久磁石３２の間に配置されている。本実施形態では、弾性部材３６は、ロータコア３１の周方向に隣り合う第１永久磁石３２１と第２永久磁石３２２との間に配置されている。詳しくは、弾性部材３６は、ロータコア３１の周方向に隣り合う２つの永久磁石３２の第１端面３２ａと第２端面３２ｂとの間に配置されている。また、弾性部材３６は、ロータコア３１の周方向に向かい合う第１溝３４ａ内及び第２溝３４ｂ内に配置されている。

本実施形態では、ロータコア３１の周方向に隣り合う永久磁石３２の第１端面３２ａと第２端面３２ｂとは、弾性部材３６によって接着されている。また、ロータコア３１の周方向に隣り合う永久磁石３２の第１溝３４ａを区画する面と第２溝３４ｂを区画する面とは、弾性部材３６によって接着されている。つまり、本実施形態の弾性部材３６は、ロータコア３１の周方向に隣り合う永久磁石３２同士を接着する接着剤としても機能している。

本実施形態の弾性部材３６は、エポキシ樹脂を硬化させたものである。弾性部材３６には、フィラーとしてのセラミック粒子が分散されている。フィラーは、弾性部材３６を補強するためのものである。

本実施形態では、弾性部材３６は、次のように配置される。まず、ロータコア３１の外周面３１ａに永久磁石３２が配置される。永久磁石３２は、内側面３２ｃがロータコア３１の外周面３１ａに沿うように配置される。ロータコア３１の凸部３３は、永久磁石３２の凹部３５に挿入される。続いて、ロータコア３１の周方向に隣り合う２つの永久磁石３２の第１端面３２ａと第２端面３２ｂとの間、及び第１溝３４ａ内及び第２溝３４ｂ内にフィラーが分散されたエポキシ樹脂を充填する。そして、充填されたエポキシ樹脂が硬化することで弾性部材３６になる。

実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）ロータコア３１と永久磁石３２とは、ロータコア３１の凸部３３が永久磁石３２の凹部３５に挿入されることによって凹凸係合されている。このため、永久磁石３２がロータコア３１に対してロータコア３１の周方向に移動しようとしても、凸部３３が凹部３５を区画する傾斜面３５ａ，３５ｂと接触することで、ロータコア３１に対する周方向への永久磁石３２のずれが抑制される。

弾性部材３６は、ロータコア３１の周方向に向かい合う第１溝３４ａ内及び第２溝３４ｂ内に配置されている。このため、ロータ１３の回転時に永久磁石３２が遠心力を受けても、弾性部材３６が第１溝３４ａ及び第２溝３４ｂを区画する内面に接触することで、永久磁石３２が飛散することが抑制される。

したがって、接着剤を用いなくても、ロータコア３１に対する周方向への永久磁石３２のずれと、永久磁石３２の飛散とを抑制できる。なお、本実施形態の弾性部材３６は、ロータコア３１の周方向に隣り合う永久磁石３２同士を接着する接着剤としても機能している。しかしながら、弾性部材３６が接着剤として機能していない場合、すなわちロータコア３１の周方向に隣り合う永久磁石３２同士が弾性部材３６によって接着されていない場合であっても、上記の効果を得ることができる。

（２）ロータコア３１と永久磁石３２の凹凸係合として、例えば、ロータコア３１の第１係合部は、ロータコア３１の外周面３１ａよりも凹んだ凹部であるとともに、永久磁石３２の第２係合部は、永久磁石３２の内側面３２ｃから突出する凸部である場合が考えられる。しかしながら、ロータコア３１に凹部を形成すると、ロータコア３１における永久磁石３２の磁束が通る路である磁路が狭くなることで、トルクが低下することがある。

これに対し、本実施形態では、ロータコア３１の第１係合部は、ロータコア３１の外周面３１ａから突出する凸部であるとともに、永久磁石３２の第２係合部は、永久磁石３２の内側面３２ｃよりも凹んだ凹部３５である。この場合、ロータコア３１に凹部を形成していないため、磁路が狭くならない。よって、トルクの低下を回避できる。

（３）第１傾斜面３５ａ及び第２傾斜面３５ｂは、ロータコア３１の周方向における永久磁石３２の端に設けられている。このため、例えば、ロータコア３１の周方向における永久磁石３２の中央部に第２係合部としての凹部が設けられている場合と比較して、永久磁石３２から磁束が出やすい。また、ロータコア３１の周方向における永久磁石３２の中央部に第２係合部としての凹部を設ける場合と比較して、第２係合部の形成が容易である。

（４）凸部３３は、ロータコア３１の軸方向から見たとき、三角形である。よって、ロータコア３１に対する凸部３３の形成が容易である。
（５）ロータコア３１の線膨張率は永久磁石３２の線膨張率よりも高いため、ロータコア３１は膨張すると永久磁石３２を押圧する。すると、ロータコア３１の周方向に隣り合う永久磁石３２は、永久磁石３２の内周側の部分がロータコア３１の周方向に互いに離れるように、第１溝３４ａ内及び第２溝３４ｂ内に配置された弾性部材３６を軸に回動する。永久磁石３２の外周側の部分は、ロータコア３１の周方向において互いに近づく。すなわち、ロータコア３１の周方向に隣り合う永久磁石３２の第１端面３２ａと第２端面３２ｂとの距離は、永久磁石３２の内周側では長くなり、永久磁石３２の外周側では短くなる。このため、予め、ロータコア３１の周方向に隣り合う永久磁石３２の第１端面３２ａと第２端面３２ｂとの距離をロータコア３１の径方向外側に向かうほど長くする。これにより、ロータコア３１が膨張した際に、ロータコア３１の径方向において、ロータコア３１の周方向に隣り合う永久磁石３２の第１端面３２ａと第２端面３２ｂとの距離の差を低減できる。

（６）第１溝３４ａ及び第２溝３４ｂはそれぞれ、ロータコア３１の軸方向から見たとき、半円形状である。よって、永久磁石３２に対する第１溝３４ａ及び第２溝３４ｂの形成が容易である。

（７）弾性部材３６が、例えば、板ばねである場合、永久磁石３２には常に応力が加わる。これに対し、本実施形態の弾性部材３６は、樹脂である。このため、永久磁石３２の膨張時以外に永久磁石３２に加わる応力は十分小さい。また、永久磁石３２の膨張時において弾性部材３６が押しつぶされた際も、弾性部材３６が永久磁石３２に加える応力は、弾性部材３６が板ばねである場合と比較して小さい。

（８）弾性部材３６には、フィラーが分散されている。目的に応じた特性のフィラーを弾性部材３６に分散させることで、弾性部材３６に種々の機能を付与することができる。
（９）弾性部材３６には、フィラーとしてセラミック粒子が分散されているため、弾性部材３６を補強できる。

（１０）接着剤によってロータコア３１の外周面３１ａに各永久磁石３２を固定する場合、例えば、塗布時の厚みのむらや接着剤の硬化時の温度のむらによって、硬化後の接着剤の厚みを均一にすることが難しい。接着剤の厚みがばらついていると、ロータ１３の外周面の円筒度が低下したり、ステータコア４１の内周面から永久磁石３２までの距離がロータコア３１の周方向においてばらついたりする。これらは、ロータ１３の回転のぶれや、ロータ１３の回転時の騒音や振動の要因となり得る。これに対し、本実施形態では、ロータコア３１の外周面３１ａと各永久磁石３２との間に接着剤を用いていない。よって、ロータ１３の回転のぶれや、ロータ１３の回転時の騒音や振動の発生を抑制できる。

（１１）接着剤によってロータコア３１の外周面３１ａに各永久磁石３２を固定する場合、回転電機１０が長期間使用されたり、高温下で使用されたりする等、回転電機１０の使用環境によっては、接着剤が劣化したり腐食したりする。すると、ロータコア３１に対する永久磁石３２の固定状態が不十分になることがある。これに対し、本実施形態では、ロータコア３１に対する周方向への永久磁石３２のずれと、永久磁石３２の飛散とを機械的に抑制している。よって、回転電機１０の使用環境の影響を受けにくい。

（１２）ロータコア３１からの永久磁石３２の飛散を防止するために、例えば、永久磁石３２の周囲に非磁性の保護管を配置することで、保護管により永久磁石３２を覆うことが考えられる。この場合、ステータコア４１と永久磁石３２との距離を極力短くしたとしても、保護管により永久磁石３２を覆っていない場合と比べると、保護管の厚み分だけ、ステータコア４１と永久磁石３２との距離は長くなる。ステータコア４１と永久磁石３２との距離が長くなると、ステータ１４の回転磁界がロータ１３に伝わりにくくなることで、トルクが低下する。したがって、保護管によって永久磁石３２を覆う場合、保護管によって永久磁石３２を覆わない場合と比べると、トルクが低下するおそれがある。

これに対し、本実施形態では、保護管を用いることなく、ロータコア３１に対する周方向への永久磁石３２のずれと、永久磁石３２の飛散とを抑制している。このため、保護管によって永久磁石３２を覆う場合と比較して、ステータコア４１と永久磁石３２との距離を短くすることができる。よって、トルクが低下することを抑制できる。

また、保護管が金属製である場合、ステータ１４の回転磁界が保護管に吸収されることにより保護管にて渦電流が発生する虞がある。しかし、本実施形態のロータ１３は、保護管を用いていないため、渦電流を起因としたロータ１３の発熱を抑制できる。

さらに、保護管を用いる場合、永久磁石３２の飛散の抑制に加えて、ロータコア３１に対する周方向への永久磁石３２のずれを抑制するためには、ロータコア３１の外周面３１ａと保護管の内周面との間に各永久磁石３２を圧入することが考えられる。この場合、永久磁石３２の圧入時やロータ１３の回転時等に、ロータコア３１、永久磁石３２、及び保護管が破損しないように設計する必要がある。また、圧入するためには、ロータコア３１、永久磁石３２、及び保護管の高精度の寸法が求められるため、精密加工が必要になる。

これに対し、本実施形態では、ロータコア３１と保護管との間に永久磁石３２を圧入することなく、ロータコア３１に対する周方向への永久磁石３２のずれと永久磁石３２の飛散とを抑制している。このため、ロータコア３１及び永久磁石３２の設計及び加工が容易である。特に、ロータコア３１の周方向に隣り合う永久磁石３２の間には弾性部材３６が配置されているため、ロータコア３１の周方向における永久磁石３２の寸法に誤差があったとしても、弾性部材３６が弾性変形することで寸法の誤差を吸収できる。

（１３）上述したように弾性部材３６が接着剤として機能していなくても永久磁石３２の飛散を抑制できるが、本実施形態の弾性部材３６は接着剤としても機能している。このため、永久磁石３２の飛散をより抑制できる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○ ロータコア３１は、筒状であれば、円筒状でなくてもよい。ロータコア３１は、例えば、多角筒状であってもよい。

○ 永久磁石３２の形状は、ロータコア３１の形状に応じて適宜変更されてもよい。
ロータコア３１が円筒状である場合、例えば、永久磁石３２の内側面３２ｃはロータコア３１の外周面３１ａに沿う湾曲面であるとともに、永久磁石３２の外側面３２ｄは平坦面であってもよい。

ロータコア３１が多角筒状である場合、例えば、永久磁石３２の内側面３２ｃはロータコア３１の外周面３１ａに沿う平坦面であるとともに、永久磁石３２の外側面３２ｄは平坦面又は湾曲面であってもよい。

○ ロータ１３が有する永久磁石３２の数は適宜変更されてもよい。
○ ロータコア３１は、第１係合部として、ロータコア３１の外周面３１ａよりも凹んだ凹部を有していてもよい。この場合、永久磁石３２は、第２係合部として、永久磁石３２の内側面３２ｃから突出する凸部を有する。永久磁石３２の凸部がロータコア３１の凹部に挿入されることで、ロータコア３１と永久磁石３２とは凹凸係合される。

○ 図４に示すように、永久磁石３２は、第１傾斜面３５ａ及び第２傾斜面３５ｂの代わりに、凹部３７を有していてもよい。凹部３７は、永久磁石３２の内側面３２ｃよりも凹んだ部分である。凹部３７は、ロータコア３１の周方向において永久磁石３２の中央に設けられている。ロータコア３１の凸部３３が永久磁石３２の凹部３７に挿入されることで、ロータコア３１と永久磁石３２とは凹凸係合される。

なお、凹部３７は、ロータコア３１の周方向において永久磁石３２の中央からずれた位置に設けられていてもよい。また、永久磁石３２は、第１傾斜面３５ａ及び第２傾斜面３５ｂに加えて凹部３７を有していてもよい。

○ 永久磁石３２は、第１傾斜面３５ａ及び第２傾斜面３５ｂの何れか一方のみを有していてもよい。例えば、永久磁石３２が第１傾斜面３５ａのみを有している場合、ロータコア３１の凸部３３は、ロータコア３１の周方向に隣り合う２つの永久磁石３２のうち、一方の永久磁石３２の第１傾斜面３５ａと他方の永久磁石３２の第２端面３２ｂとの間に挿入される。

○ 第１溝３４ａ及び第２溝３４ｂは、ロータコア３１の径方向において永久磁石３２の中央に設けられていなくてもよい。
例えば、第１溝３４ａ及び第２溝３４ｂは、ロータコア３１の径方向における永久磁石３２の中央よりも内側部分に設けられていてもよい。永久磁石３２が膨張した際、永久磁石３２において膨張量の大きい外側部分に第１溝３４ａ及び第２溝３４ｂを配置した場合、ロータコア３１の径方向における第１溝３４ａ及び第２溝３４ｂの幅も膨張に伴って大きくなる。よって、永久磁石３２の内側部分に第１溝３４ａ及び第２溝３４ｂを配置する方が、より幅の小さい第１溝３４ａ及び第２溝３４ｂによって、永久磁石３２の飛散を抑制できる。

○ 第１溝３４ａ及び第２溝３４ｂは、ロータコア３１の軸方向において永久磁石３２全体に設けられていなくてもよい。第１溝３４ａ及び第２溝３４ｂは、永久磁石３２の飛散を抑制可能な範囲で、ロータコア３１の軸方向において部分的に設けられていてもよい。

○ 各永久磁石３２は、ロータコア３１の軸方向に分割されていてもよい。
例えば、永久磁石３２がロータコア３１の軸方向において２分割されている場合、分割された第１の永久磁石及び第２の永久磁石は、次のような構成であるのが好ましい。

第１の永久磁石は、第２の永久磁石と向かい合う端面に第１溝を有している。第１溝は、第２の永久磁石と向かい合う端面よりも凹んだ部分である。第２の永久磁石は、第１の永久磁石と向かい合う端面に第２溝を有している。第２溝は、第１の永久磁石と向かい合う端面よりも凹んだ部分である。第１溝と第２溝とは、ロータコア３１の軸方向において向かい合っている。弾性部材３６は、第１の永久磁石の端面と第２の永久磁石の端面との間、及びロータコア３１の軸方向に向かい合う第１溝内及び第２溝内に配置されている。この場合、ロータ１３の回転時に永久磁石３２が遠心力を受けても、弾性部材３６が各溝を区画する内面に接触することで、永久磁石３２の飛散をより抑制できる。なお、各溝は、ロータコア３１の周方向における永久磁石全体に設けられていてもよいし、ロータコア３１の周方向において部分的に設けられていてもよい。

○ 第１係合部の形状は、適宜変更されてもよい。また、第２係合部の形状は、第１係合部の形状に対応して適宜変更されてもよい。例えば、第１係合部としての凸部３３は、半円柱状であるとともに、第２係合部としての凹部３５は、半円柱状の空間であってもよい。

○ ロータコア３１の周方向に隣り合う永久磁石３２の第１端面３２ａ及び第２端面３２ｂ間の距離は、ロータコア３１の径方向外側に向かうほど長くなっていなくてもよい。例えば、ロータコア３１の周方向に隣り合う永久磁石３２の第１端面３２ａ及び第２端面３２ｂ間の距離は、ロータコア３１の径方向において一定であってもよい。

○ 第１溝３４ａ及び第２溝３４ｂの形状は、適宜変更されてもよい。例えば、第１溝３４ａ及び第２溝３４ｂは、三角柱状や多角柱状の空間であってもよい。また、第１溝３４ａの形状と第２溝３４ｂの形状とは同じでなくてもよい。

○ 第１溝３４ａ及び第２溝３４ｂはそれぞれ、ロータコア３１の径方向において複数配置されていてもよい。
○ 凸部３３は、ロータコア３１の軸方向においてロータコア３１全体に設けられていなくてもよい。凹部３５は、ロータコア３１の軸方向において永久磁石３２全体に設けられていなくてもよい。凸部３３及び凹部３５は、ロータコア３１に対する周方向への永久磁石３２のずれを抑制可能な範囲で、ロータコア３１の軸方向において部分的に設けられていてもよい。

○ 第１永久磁石３２１と第２永久磁石３２２とは、ロータコア３１の周方向において１つずつ交互に配置されていなくてもよい。例えば、第１永久磁石３２１と第２永久磁石３２２とは、ロータコア３１の周方向において２つずつ交互に配置されていてもよい。この場合、弾性部材３６は、ロータコア３１の周方向に並ぶ２つの第１永久磁石３２１の間、及び２つの第２永久磁石３２２の間にも配置されていてもよい。

○ 弾性部材３６は、接着剤として機能していなくてもよい。つまり、弾性部材３６は、ロータコア３１の周方向に隣り合う永久磁石３２同士を接着することなく、永久磁石３２同士の間に単に配置されているだけでもよい。

○ 弾性部材３６に用いられる樹脂は、エポキシ樹脂に限定されない。例えば、樹脂は、シリコーン樹脂などの耐熱性、耐食性のある樹脂であるのが好ましい。
○ 弾性部材３６には、フィラーが分散されていなくてもよい。

○ フィラーは、セラミック粒子に限定されない。フィラーは、例えば、ガラスなどの非磁性、非導電性体であるのが好ましい。フィラーは、弾性部材３６の補強や耐熱性の向上など、目的に応じて種々のものを用いることができる。

○ 弾性部材３６は、ロータコア３１の周方向に弾性変形可能な板ばねであってもよい。
○ 弾性部材３６が板ばねである場合、弾性部材３６は金属製であってもよい。この場合、電気抵抗率の高い金属であるのが好ましい。

○ 弾性部材３６が板ばねである場合、弾性部材３６の剛性は、永久磁石３２の剛性よりも低いのが好ましい。この場合、弾性部材３６を永久磁石３２間に配置する際に永久磁石３２が破損することを回避できる。

１０…回転電機、１３…ロータ、１４…ステータ、３１…ロータコア、３１ａ…外周面、３２…永久磁石、３２ａ…一端面としての第１端面、３２ｂ…他端面としての第２端面、３２ｃ…内側面、３３…第１係合部としての凸部、３４ａ…第１溝、３４ｂ…第２溝、３５…第２係合部としての凹部、３６…弾性部材。

Claims (9)

1. 筒状のロータコアと、前記ロータコアの外周面に設けられるとともに前記ロータコアの周方向に複数配置された永久磁石とを備え、
   前記ロータコアは、前記ロータコアの外周面に設けられた第１係合部を有し、
   前記永久磁石はそれぞれ、
   前記ロータコアの外周面と対向する内側面に設けられた第２係合部と、
   前記ロータコアの周方向における前記永久磁石の一端面よりも凹んだ第１溝と、
   前記ロータコアの周方向における前記永久磁石の他端面よりも凹んだ第２溝と、
   を有し、
   前記第１係合部と前記第２係合部とは、凹凸係合しており、
   前記ロータコアの周方向に隣り合う前記永久磁石の前記第１溝と前記第２溝とは向かい合っており、
   前記ロータコアの周方向に隣り合う前記永久磁石の前記一端面と前記他端面との間、及び前記ロータコアの周方向に向かい合う前記第１溝内及び前記第２溝内には、弾性部材が配置されていることを特徴とする回転電機のロータ。
2. 前記第１係合部は、前記ロータコアの外周面から突出する凸部であり、
   前記第２係合部は、前記永久磁石の内側面よりも凹んだ凹部である請求項１に記載の回転電機のロータ。
3. 前記第２係合部は、前記ロータコアの周方向における前記永久磁石の端に設けられている請求項２に記載の回転電機のロータ。
4. 前記凸部は、前記ロータコアの軸方向から見たとき、三角形状である請求項２又は請求項３に記載の回転電機のロータ。
5. 前記ロータコアの線膨張率は、前記永久磁石の線膨張率よりも高く、
   前記ロータコアの周方向に隣り合う前記永久磁石の前記一端面と前記他端面との距離は、前記ロータコアの径方向外側に向かうほど長くなっている請求項１～４の何れか一項に記載の回転電機のロータ。
6. 前記第１溝及び前記第２溝は、前記ロータコアの軸方向から見たとき、半円形状である請求項１～５の何れか一項に記載の回転電機のロータ。
7. 前記弾性部材は、フィラーが分散された樹脂である請求項１～６の何れか一項に記載の回転電機のロータ。
8. 前記第１溝及び前記第２溝は、前記ロータコアの径方向における前記永久磁石の中央よりも内側部分に位置している請求項１～７の何れか一項に記載の回転電機のロータ。
9. ステータと、前記ステータの内側に設けられた請求項１～８の何れか一項に記載の回転電機のロータとを備えることを特徴とする回転電機。

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